วิธีการตรวจวิเคราะห์โลหะหนักแคดเมียมที่ปนเปื้อนในน้ำอย่างง่ายโดยเทคนิคสเปคโทรโฟโตเมตรี
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Kanidrawee Techauay, Chanat Chokejaroenrat, Athaphon Angkaew, Wuttinun Raksajit, Samak Sutjarit, Chanakarn Sakulthaew, Tharisara Chirasatienporn, Kitipong Poomipuen and Chainarong Sakulthaew
รับบทความ: 19 พฤศจิกายน 2563; แก้ไขบทความ: 10 มีนาคม 2564; ยอมรับตีพิมพ์: 30 เมษายน 2564; ตีพิมพ์ออนไลน์: 4 ธันวาคม 2564
บทคัดย่อ
แคดเมียมที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบทางด้านความเป็นพิษต่อมนุษย์และระบบนิเวศ โดยวิธีการตรวจวิเคราะห์แคดเมียมแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องมีขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างที่ซับซ้อนรวมถึงมีราคาค่าตรวจวิเคราะห์สูง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการตรวจวิเคราะห์ปริมาณแคดเมียมอย่างง่ายโดยใช้การตรวจวัดด้วยเทคนิคสเปคโทรโฟโตเมตรี ทดสอบความถูกต้องของผลการวิเคราะห์กับวิธีมาตรฐานด้วยเครื่องเฟลมอะตอมมิกแอบซอบชันสเปคโทรโฟโตมิเตอร์ หาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ในการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบเชิงซ้อนแคดเมียมและได-ไทโซนโดยศึกษาผลของตัวแปรต่าง ๆ เช่น ชนิดของตัวทำละลายอินทรีย์ ค่าพีเอช ชนิดของสารกำบัง ผลการรบกวนเนื่องจากไอออนอื่น ๆ ในสารละลาย และผลของสารลดแรงตึงผิว ผลการทดสอบพบว่าสารอินทรีย์ทุกชนิดที่ใช้ในการทดสอบแคดเมียมให้ผลการทดสอบเป็นผลบวกที่ pH 13 โดยเลือกใช้เอทานอลสำหรับวิธีการวิเคราะห์นี้เนื่องจากมีความเป็นพิษที่น้อยกว่าตัวทำละลายอินทรีย์อื่นที่ใช้ในการทดสอบ โดยมีค่าขีดจำกัดการตรวจวัดของวิธีที่พัฒนาขึ้นเท่ากับ 0.22 มิลลิกรัมต่อลิตร จากการทดสอบประสิทธิภาพของสารบดบังพบว่าโซเดียมไทโอซัลเฟตมีความเสถียรของปฏิกิริยาและบดบังไอออนอื่น ๆ ในการทดสอบดีที่สุดและสารลดแรงตึงผิว Deriphat 160c ช่วยเพิ่มความไวในการวิเคราะห์ขึ้นร้อยละ 30 และเมื่อนำวิธีการที่พัฒนาขึ้นไปทดสอบวิเคราะห์แคดเมียมในน้ำตัวอย่างจริงพบว่าร้อยละการกลับคืนอยู่ในช่วง 81–99 จากผลการเปรียบเทียบทางสถิติ (F–test) พบว่าวิธีที่พัฒนาขึ้นและวิธีมาตรฐานไม่มีความแตกต่างกัน (p > 0.05) วิธีที่พัฒนาขึ้นใช้เวลาในการวิเคราะห์ที่เร็วกว่า โดยสรุปวิธีการวิเคราะห์ปริมาณแคดเมียมที่พัฒนาขึ้นสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการตรวจวิเคราะห์ปริมาณแคดเมียมที่ปนเปื้อนในน้ำตัวอย่างจริงได้
คำสำคัญ: แคดเมียม, เฟลมอะตอมมิกแอบซอบชันสเปคโทรโฟโตมิเตอร์, สเปคโทรโฟโตเมตรี, สารประกอบเชิงซ้อนแคดเมียม–ไดไทโซน
Abstract
Cadmium is highly persistent in the environment and can cause negative effects to human and ecosystem. Conventional methods for cadmium detection require several complicated steps and, sometimes, involve high analytical costs. The objective of this research was to develop cadmium analysis method that was easy to handle and implement to use with spectrophotometry technique. Data verification was also made with flame atomic absorption spectrophotometer (FAAS). We evaluated the optimum condition that was most suitable to initiate the formation of cadmium–dithizone complex. The tested variable effects included types of organic solvent, optimum pH, and types of masking agent, interference with other constituent ions and surfactants. All tested organic solvents revealed positive results at alkaline condition (pH 13). Although chloroform provided good performance in term of color intensity at low concentration, ethanol was more environmentally friendly that resulted in the detection limit up to 0.22 mg L-1. Sodium thiosulfate was selected as masking agent as it proved better performance than other agents. Deriphat 160c, tested surfactant, increased analytical sensitivity by 30%. By using it for cadmium determination in real wastewater, the recoveries were ranged between 81% and 99%. By analyzing with F–test, our detection method was not significantly different than the conventional method (p > 0.05). In conclusion, the results provided evidences that a cadmium–dithizone complex can be developed for analytical method of cadmium contaminated water.
Keywords: Cadmium, Flame atomic absorption spectrophotometer, Spectrophotometry, Cadmium–dithizone complex
Downloads
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Arao, T., Ishikawa, S., Murakami, M., Abe, K., Maejima, Y., and Makino, T. (2010). Heavy metal contamination of agricultural soil and countermeasures in Japan. Paddy and Water Environment 8(3): 247–257.
Baird, R. B., Rice, E.W., and Eaton, A.D. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 23rd ed. Washington, DC: American Public Health Association.
Ford, I., Josceanu, A., Guran, C., and Minca, I. (2015). Ion chromatographic method for determination of heavy metals in water. Revista de Chimie 66: 1960–1964.
Ford, R., Wilkin, R., and Puls, R. (2007). Monitored Natural Attenuation of Inorganic Contaminants in Ground Water. United States: Environmental Protection Agency.
International Agency for Research on Cancer (IARC). (2014). IARC Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans. Lyon: IARC.
Ismael, F. J. (2014). Surfactant Mediated Cadmium Determination with Dithizone in Aqueous Solution. Master of Education Thesis (Science Education). Famagusta: Eastern Mediterranean University.
Jeffery, P. G., and Hutchison, D. (1981). Chapter 17 - Chromium. In Jeffery, P. G., and Hutchison, D. (Eds.), Chemical Methods of Rock Analysis (3rd ed.) (pp. 145–154). Oxford: Butterworth Heinemann.
Kalidhasan, S., KrishnaKumar, A. S., Rajesh, V., and Rajesh, N. (2011). A preliminary spectroscopic investigation on the molecular interaction of metal–diphenylthiocar-bazone complex with cellulose biopolymer and its application. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 79(5): 1681–1687.
Khalifa, H., and Ateya, B. (1968). Analysis of multicomponent chromium mixtures. Microchemical Journal 13(2): 247–252.
Khan, S., Kazi, T. G., and Soylak, M. (2015). A green and efficient in–syringe ionic liquid–based single step microextraction procedure for preconcentration and determination of cadmium in water samples. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 27: 149–152.
Kim, J. I., Park, S. J., Choi, Y. Y., and Kim, S. B. (2011). Liquid–liquid equilibrium, solid–liquid equilibrium, densities, and refractivity of a water, chloroform, and acetylacetone mixture. Journal of Chemical & Engineering Data 56(5): 1798–1803.
Kumar, B., Singh, H. B., Katyal, M., and Sharma, R. L. (1991). Spectrophotometric and derivative spectrophotometric determination of copper (II) with dithizone in aqueous phase. Microchimica Acta 105(1): 79–87.
Magalhaes, T. D., and Reis, B. F. (2018). A novel multicommuted flow analysis strategy for the spectrophotometric determination of cadmium in water at mu g L–1 levels without using a preconcentration step. Analytical Methods 10(8): 900–909.
Miller, J., and Miller, J. (2005). Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry. 5th ed. Harlow: Pearson Education.
Mohan, D., and Pittman, C. U. (2006). Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water. Journal of Hazardous Materials 137(2): 762–811.
Notification of Ministry of Industry Announcement. (2013). Hazardous Substances Management Division. Royal Thai Government Gazette 130(125): 6–7. (in Thai)
Paradkar, R. P., and Williams, R. R. (1994). Micellar colorimetric determination of dithizone metal chelates. Analytical Chemistry 66(17): 2752–2756.
Pearson, R. G. (1968). Hard and soft acids and bases, HSAB, part 1: Fundamental principles. Journal of Chemical Education 45(9): 581.
Raoot, S., and Raoot, K. N. (1986). Selective complexometric determination of palladium with thiosulphate as masking agent. Talanta 33(6): 544–546.
Santos, I. C., Mesquita, R. B. R., and Rangel, A. O. S. S. (2015). Screening of cadmium and lead in potentially contaminated waters using a spectrophotometric sequential injection lab–on–valve methodology. Talanta 143: 359–365.
Simmons, R. W. (2002). Accumulation of arsenic and cadmium in rice grain: Im-plications for human health. Water Re-sources 213: 27–35.
Sriprachote, A., Kanyawongha, P., Ochiai, K., and Matoh, T. (2012). Current situation of cadmium–polluted paddy soil, rice and soybean in the Mae Sot District, Tak Province, Thailand. Soil Science and Plant Nutrition 58(3): 349–359.
Takaku, Y., Ishizuka, K., Nagaoka, A., Minakawa, M., Morita, T., and Fujimoto, K. (2016). Determination of cadmium in sea water by ICP–MS with chelating resin preconcentration. Bunseki kagaku 65: 399–402.
Yanagisawa, M. (1984). Heavy metal pollution and methods of restoration of polluted soil in the Jinzu River basin. Bulletin of the Toyama Agricultural Experiment Station 15: 1–110. (in Japan)
Zhao, X., Yao, L.A., Ma, Q., Zhou, G., Wang, L., Fang, Q. L., and Xu, Z. C. (2018). Distribution and ecological risk assessment of cadmium in water and sediment in Longjiang River, China: Implication on water quality management after pollution accident. Chemosphere 194: 107–116.
Zolotov, Y. A., Ivanov, V. M., and Amelin, V. G. (2002). Test methods for extra–laboratory analysis. TrAC Trends in Analytical Chemistry 21(4): 302–319.